Цианобактерии трижды переизобрели кислородное дыхание — Naked Science
Редакция

Цианобактерии трижды переизобрели кислородное дыхание

Международная группа ученых пришла к выводу, что общий предок современных цианобактерий (Cyanobacteria) не имел способности к фотосинтезу и его потомки научились этому самостоятельно.

2401285296_57f4963b2d_b
©Wikipedia

Один из критериев, по которым современная биология классифицирует живые организмы, — способ получения органических веществ. К основным категориям в этом случае относятся авто- и гетеротрофы: последние получают органические соединения, поглощая первых, поскольку не могут синтезировать их сами из неорганических. В свою очередь, автотрофные организмы способны, например, получить глюкозу из воды и углекислого газа и благодаря этому считаются основой жизни на Земле. При этом для таких реакций автотрофам требуется энергия, которую они получают различными способами.

 

Предполагается, что первые обитатели планеты были хемоавтотрофами, то есть извлекали энергию из окислительно-восстановительных реакций. В частности, они «встраивались» в естественные процессы, исполняя роль катализатора, после чего запасали выделенную энергию для собственных нужд. Позднее (около 3,8 миллиардов лет назад) возник второй способ добычи энергии — фотосинтез. В рамках фотосинтеза источником энергии служит солнечный свет, поглощая который, оксигенные фотоавтотрофы выделяют, а аноксигенные не выделяют кислород. Вероятно, аноксигенные организмы появились раньше оксигенных, поскольку на тот момент земная атмосфера содержала незначительный объем кислорода.

 

С развитием оксигенных фотоавтотрофов содержание кислорода в атмосфере начало увеличиваться. На первом этапе выделяемый ими кислород использовался для окисления горных пород и газов, и высоких уровней он достигал только в пределах «кислородных оазисов» — участков, населенных бактериями. Однако с истощением субстрата для окисления атмосфера начала насыщаться кислородом, что привело к кислородной катастрофе примерно 2 миллиардов лет назад. В результате «оазисы» начали формировать уже анаэробные организмы. Указанные события рассматриваются как поворотный этап в эволюции многоклеточной жизни.

 

Строение типичной клетки цианобактерии / ©Wikimedia Commons

 

Первыми оксигенными фотоавтотрофами, предположительно, были цианобактерии, которые по результатам анализа 16S рРНК представлены тремя классами: Melainabacteria, Oxyphotobacteria и базальный ML635J-21. Однако геном и метаболизм представителей последнего изучены недостаточно. Чтобы восполнить пробел, ученые из Квинслендского университета и Калифорнийского технологического института провели метаанализ геномов 41-й цианобактерии и выделили три варианта, принадлежащие ML635J-21. Подробности работы изложили в журнале Science. Авторы предложили сменить название класса на Sericytochromatia и выявили новых представителей Melainabacteria.

 

Результаты показали, что Melainabacteria и Sericytochromatia не имеют генов, необходимых для фотосинтеза, что означает отсутствие способности к нему у общего предка всех трех классов цианобактерий. Таким образом, Oxyphotobacteria, обладающие возможностью фотосинтезировать, вероятно, приобрели ее после расхождения с Melainabacteria. Причем все три класса относятся к аэробам, однако используют для дыхания разные наборы белков. По мнению исследователей, полученные данные указывают на то, что предок цианобактерий не использовал для дыхания кислород, а аэробами его потомки стали самостоятельно.

 

Подробнее об эволюции многоклеточной жизни читайте в нашем материале.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

11 часов назад
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

24 июля
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: